鏈條軌道生產(chǎn)工藝

由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)熔融狀態(tài)的粘度高達108Pa*s，流動性極差，其熔體指數(shù)幾乎為零，所以很難用一般的機械加工方法進行加工。近年來，超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的加工技術得到了迅速發(fā)展，通過對普通加工設備的改造，已使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)由最初的壓制-燒結(jié)成型發(fā)展為擠出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。

一般加工技術

壓制燒結(jié)是超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)最原始的加工方法。此法生產(chǎn)效率頗低，易發(fā)生氧化和降解。為了提高生產(chǎn)效率，可采用直接電加熱法〔1〕;另外，Werner和Pfleiderer公司開發(fā)了一種超高速熔結(jié)加工法〔2〕，采用葉片式混合機，葉片旋轉(zhuǎn)的最大速度可達150m/s，使物料僅在幾秒內(nèi)就可升至加工溫度。

擠出成型設備主要有柱塞擠出機、單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機。雙螺桿擠出多采用同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機。 60年代大都采用柱塞式擠出機，70年代中期，日、美、西德等先后開發(fā)了單螺桿擠出工藝。日本三井石油化學公司最早于1974年取得了圓棒擠出技術的成功。我國于1994年底研制出Φ45型超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)專用單螺桿擠出機，并于1997年取得了Φ65型單螺桿擠出管材工業(yè)化生產(chǎn)線的成功。

日本三井石油化工公司于1974年開發(fā)了注塑成型工藝，并于1976年實現(xiàn)了商業(yè)化，之后又開發(fā)了往復式螺桿注塑成型技術。1985年美國Hoechst公司也實現(xiàn)了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的螺桿注塑成型工藝。我國1983年對國產(chǎn)XS-ZY-125A型注射機進行了改造，成功地注射出啤酒罐裝生產(chǎn)線用超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)托輪、水泵用軸套，1985年又成功地注射出醫(yī)用人工關節(jié)等。

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)加工時，當物料從口模擠出后，因彈性恢復而產(chǎn)生一定的回縮，并且?guī)缀醪话l(fā)生下垂現(xiàn)象，故為中空容器，特別是大型容器，如油箱、大桶的吹塑創(chuàng)造了有利的條件。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)吹塑成型還可導致縱橫方向強度均衡的高性能薄膜，從而解決了HDPE薄膜長期以來存在的縱橫方向強度不一致，容易造成縱向破壞的問題。

ultra-high molecular weight polyethylene，UHMWPE

定義:具有超高分子量(分子量通常達150萬以上)的聚乙烯品種。具有優(yōu)良的耐沖擊性和自潤滑性。

材料科學技術(一級學科);高分子材料(二級學科);塑料(三級學科)

鏈條軌道

UHMWPE極高的分子量賦予其優(yōu)異的使用性能，而且屬于價格適中、性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，它幾乎集中了各種塑料的優(yōu)點，具有普通聚乙烯和其它工程塑料無可比擬的耐磨、耐沖擊、自潤滑、耐腐蝕、吸收沖擊能、耐低溫、衛(wèi)生無毒、不易粘附、不易吸水、密度較小等綜合性能。事實上，目前還沒有一種單純的高分子材料兼有如此眾多的優(yōu)異性能。

UHMWPE的耐磨性居塑料之冠，并超過某些金屬，圖1為UHMWPE與其它材料耐磨性比較。從圖1可以看出，與其它工程塑料相比，UHMWPE的沙漿磨耗指數(shù)僅是PA66的1/5，HEPE和PVC的1/10;與金屬相比，是碳鋼的1/7，黃銅的1/27。這樣高的耐磨性，以致于用一般塑料磨耗實驗法難以測試其耐磨程度，因而專門設計了一種沙漿磨耗測試裝置。UHMWPE耐磨性與分子量成正比，分子量越高，其耐磨性越好。

UHMWPE的沖擊強度，在所有工程塑料中名列前茅，圖2為UHMWPE與其他工程塑料沖擊強度比較，從圖2中可以看出，UHMWPE的沖擊強度約為耐沖擊PC的2倍，ABS的5倍，POM和PBTP的10余倍。耐沖擊性如此之高，以致于采用通常沖擊試驗方法難以使其斷裂破壞。其沖擊強度隨分子量的增大而提高，在分子量為150萬時達到最大值，然后隨分子量的繼續(xù)升高而逐漸下降。值得指出的是，它在液氮中(-195℃)也能保持優(yōu)異的沖擊強度，這一特性是其它塑料所沒有的。此外，它在反復沖擊表面硬度更高。

UHMWPE有極低的摩擦因數(shù)(0.05~0.11)，故自潤滑性優(yōu)異。表1為UHMWPE與其他工程塑料摩擦因數(shù)比較。從表1可以看出，UHMWPE的動嗎擦因數(shù)在水潤滑條件下是PA66和POM的1/2，在無潤滑條件下僅次于塑料中自潤滑性最好的聚四氟乙烯(PTFE);當它以滑動或轉(zhuǎn)動形式工作時，比鋼和黃銅加潤滑油后的潤滑性還要好。因此，在摩擦學領域UHMWPE被譽為成本/性能非常理想的摩擦材料。

UHMWPE具有優(yōu)良的耐化學藥品性，除強氧化性酸液外，在一定溫度和濃度范圍內(nèi)能耐各種腐蝕性介質(zhì)(酸、堿、鹽)及有機介質(zhì)(荼溶劑除外)。 其在20℃和80℃的80種有機溶劑中浸漬30d，外表無任何反?，F(xiàn)象，其它物理性能也幾乎沒有變化。

UHMWPE具有優(yōu)異的沖擊能吸收性，沖擊能吸收值在所有塑料中最高，因而噪聲阻尼性能很好，具有優(yōu)良的削音效果。

UHMWPE具有優(yōu)異的耐低溫性，在液氦溫度(-269℃)下仍具有延展性，因而能夠用作核工業(yè)的耐低溫部件。

UHMWPE衛(wèi)生無毒，可用于接觸食品和藥物。

UHMWPE表面吸附能力非常微弱，其抗粘符能力僅次于塑料中不粘性最好的PTFE，因而制品表面與其它材料不易粘符。

UHMWPE吸水率很低;一般小于0.01%，僅為PA66的1%，因而在成型加工前一般不必干燥處理。

UHMWPE與其它工程塑料密度比較相對來說低。

由于UHMWPE具有朝拉伸取向必備的結(jié)構特征，所以有無可匹敵的超高拉伸強度，因此可通過凝膠紡絲法制得超高彈性模量和強度的纖維，其拉伸強度高達3~3.5GPa,拉伸彈性模量高達100~125GPa;纖維比強度是迄今已商品化的所有纖維中最高的，比碳纖維大4倍，比鋼絲大10倍，比芳綸纖維大50%。